JP2004110184A - Optical coordinate input system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To permit optical coordinate inputting with stable position detection accuracy independent of the holding attitude of an operator. <P>SOLUTION: If the operator holds a coordinate indication member (hereinafter referred to as an input pen) 3 and indicates desired coordinates on an information display unit 1 of display surface, a scanning beam 8 illuminates a front edge part 10 of the input pen 3 at certain timing. In the input pen 3, the internal diffused light of the illuminated light beam is detected with a photosensing element 11, indicating the detection to a control part 13, and then the control part 13 drives a light emitting element 15 via a drive circuit 14 to transmit an optical signal. Then, when the optical signal is detected with an optical signal detection means 6, from a time difference (count number) between reference time and reception time when the optical signal is detected with the light signal detection means 6, the rotation angle of a rotary optical system is calculated with a central control processing means 7. By using the calculation result, the central control processing means 7 calculates the coordinate position of the indicated point. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば紙面上への入力情報の取得、またはパーソナルコンピュータ、アミューズメント用入力装置、携帯端末等における画面上のカーソル等の移動指示やストロークデータの入力などを行うために2次元領域へ座標を入力する光学式座標入力システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、走査される光ビームを検出して所定の信号を送信し、前記走査状態の情報及び前記送信信号情報により、指示座標位置を検出する座標入力システムとして、特開2000−284895号公報(特許文献1)に開示されたものがある。このシステムでは、図14に示すように、指示部材先端に走査光を拡散光に変換させる光学手段を有し、その内部に散乱した光を受光する素子を設けて走査光を受光する構成としている。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−284895号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開2000−284895号公報のものは、装置の誤動作防止の観点から走査ビームは表示部材、例えばディスプレイ等の表示表面から所定の距離離れた空間をスキャンするため、検出する位置座標は座標指示部材の先端部(実際に指示している部位)から離れた位置を検出しているに過ぎず、例えば操作者が座標指示部材の入力ペンを傾けて保持した場合傾斜した姿勢により実際の指示座標であるペン先と検出位置の間に誤差を生じる。このため、PC等のマウス動作を本装置で行うときなどに画面表示上のポインタと検出位置との不一致により著しく操作性を損なうなどの問題が生じる。
この問題については、従来でもキャリブレーション機能により、表示面上の既知の複数の位置にマークを表示して、上記座標指示部材にて前記マークを指示して補正用のパラメータ値を求め、その補正値を用いて指示点の正確な位置推定することにより解決している。
【0005】
しかし、座標指示部材の姿勢は操作者の動きに伴い頻繁に変化するため、実用上キャリブレーションを頻繁に行う必要がある。そのため上記した従来のキャリブレーションによる位置補正方法には、運用上の煩雑さが残る問題がある。
【0006】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、以下の目的を有する。
第1の目的は、操作者の保持姿勢に左右されない安定した位置検出精度を有する光学式座標入力システムを提供することである。
【0007】
第2の目的は、操作者の意図した指示を送信することが可能で、本システムを搭載した情報処理装置の操作性を向上させることができる光学式座標入力システムを提供することである。
【0008】
第3の目的は、走査ビームの安定した受光を確認でき安定した検出機能を有する光学式座標入力システムを提供することである。
【0009】
第4の目的は、複数の座標指示部材の識別が可能な光学式座標入力システムを提供することである。
【0010】
第5の目的は、不要な走査ビームによる誤動作の防止および不要な電力の消費を防ぐことができる光学式座標入力システムを提供することである。
【0011】
第6の目的は、誤動作や誤検出等を防止することができる光学式座標入力システムを提供することである。
【0012】
第7の目的は、筆記と同時に対応する筆記座標情報を取得可能で、電子ボード等への応用も容易な光学式座標入力システムを提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有する。
請求項1記載の発明は、表示部材の表面に平行に少なくとも2箇所から走査される光ビームを出射する走査手段を備えた装置本体と、所定の一部に照射された光ビームを検出して所定の信号を送信する手段を備えた座標指示部材とを有してなり、走査の状態の情報と座標指示部材からの信号情報とを用いて座標指示部材による指示座標位置を検出する座標入力システムであって、座標指示部材は、走査による光ビームの受光手段と、該受光手段から所定の距離だけ離れた位置に配設された発光手段とを備え、表示部材の所定の位置には、発光手段からの光信号及び該光信号の入射角を検出する光信号検出手段が少なくとも1つ付設され、走査の状態の情報と光信号検出手段からの情報とを用いて座標指示部材の座標指示点の座標位置を算出する算出手段を具備したことを特徴とする。
【0014】
請求項2記載の発明は、上記した走査手段が、表示部材上の計測範囲内に同時に走査しないよう制御手段により制御された2つの回転光学系を有し、算出手段は、2つの回転光学系のそれぞれからの光ビームが座標指示部材に照射された時間の情報を光信号検出手段の受信時間情報から取得してその受信時間における照射角度情報から照射位置を算出し、光信号検出手段は、少なくとも1つの入射ビーム位置が検出可能な受光素子を有し、算出手段は、光信号検出手段により検出された入射ビーム位置情報から前座標指示部材上の発光手段の方位情報を算出し、光ビームの情報から算出した座標指示部材の照射位置情報と、発光手段の方位情報と、光信号検出手段の搭載座標情報とを用いて座標指示部材の指示部位の位置を推定することを特徴とする。
【0015】
請求項3記載の発明は、上記した座標指示部材が、所定の操作手段による情報選択手段と、情報選択手段が選択されたことを検知して光信号に所定の信号を重畳する手段と、光信号検出手段に重畳された情報信号を受信して所定の信号に変換する手段とを具備したことを特徴とする。
【0016】
請求項4記載の発明は、上記した座標指示部材が、所定の位置に光ビームの受光状態を表示する手段を具備したことを特徴とする。
【0017】
請求項5記載の発明は、上記した座標指示部材が、少なくとも1つの識別情報を記憶した識別情報記憶手段と、光信号へ識別情報を元に変調信号を重畳する手段と、光信号検出手段にて受信した変調信号から識別信号を再生する手段と具備したことを特徴とする。
【0018】
請求項6記載の発明は、上記した算出手段が、光信号検出手段により光信号の入力を監視すると共に、一定時間入力が無い時に走査光の発光を停止することを特徴とする。
【0019】
請求項7記載の発明は、上記した光信号検出手段が、所定の受光レベル以上のみの情報を用いることを特徴とする。
【0020】
請求項8記載の発明は、上記した座標指示部材が、座標を指示する位置に筆記可能であるように筆記部材を配設されたことを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る光学式座標入力システムを図1から図13を用いて詳細に説明する。
まず、図1に本発明の第1の実施形態による装置の概略を、図2、図3、図4及び図5にその動作原理および構成要素を示す。
【0022】
本発明の第1の実施形態としての光学式座標入力システムは、図1に示すように、LCDやCRTのディスプレイ等の情報表示部1と、操作者が支持してその情報表示部1にて座標を指示する座標指示部材3と、その座標指示部材3と対向する位置に配設される走査及び検出ユニットを搭載した装置本体2と、を備えて構成される。
【0023】
上記した装置本体(光学式座標入力装置本体)2は、情報表示部1の表面に平行に回転光学系4aと5aとの2箇所から走査される光ビームを出射する光ビーム走査部(走査手段)4,5と、上記した座標指示部材3からの発光信号を検出する光信号検出手段6と、各種演算と各ユニットを制御する中央制御処理手段(算出手段)7とを備えてなる。この中央制御処理手段7は、演算結果等を記憶する記憶手段を含むこととする。
【0024】
また、上記した光ビーム走査部4,5は、コリメート用光学系付きのLDもしくはLEDの光源部4b、5bと、ミラーがモータ等の回転素子に付設されてなる回転光学系4a、5aと、入射された光ビームを受光する受光素子4c、5cと、回転及び光源の発光を制御するコントローラ4d、5dとを備えてなり、光ビーム走査部4と5との両者の位置が既知となっている。
上記した回転光学系4a、5aは等角速度で回転していて、所定の位置に設置したタイミング検出のための受光素子4c、5cを有し、走査による光ビーム(走査ビーム)のこの受光素子4c、5cへの入射を基点にシステムの時間情報を上記コントローラ4d、5dにて計数している。
【0025】
また、図2に示すように、上記した座標指示部材3である入力ペンの先端部10は、表面に凹凸を設けた透明な部材で構成され、上記した走査ビーム(走査ビーム8)が上記透明な先端部10に照射された際に内部に生じる散乱光を検出する受光素子(受光手段)11を内部の所定の位置に有する。そして、上記受光素子11の検出信号を元に、入力ペン(座標指示部材3)の他端に搭載したLED等の発光素子(発光手段)15を点灯、出射窓16に設置した拡散光学系を介して光信号を送信するような構成としている。
【0026】
さらに本実施形態では、図3に示すように、上記した光信号検出手段6は、レンズ20と、そのレンズ20の焦点面に配設されて入射スポット位置を検出可能な受光素子21と、例えばPSDやCCD等の半導体素子からなる入射方位検出部および出力から位置情報へ変換する変換回路部22とを備えて構成され、上記した発光部15からの光信号とその入射方向を検出している。
【0027】
次に、本実施形態による位置検出動作について、図1〜図5を用いて説明する。
本実施形態では、情報表示面(情報表示部)1の表面の既知の高さの平行な平面内を上記した光ビーム走査部4,5による光ビームを上記した回転光学系4a,5aの回転に伴って放射状に走査照射する。ただし、このとき計測範囲内を同時に走査しないよう、上記中央制御処理手段7およびコントローラ4d、5dにて発光素子4b、5bの発光タイミング及び回転駆動系4a,5aが制御駆動されている。
【0028】
操作者が座標指示部材(以下、入力ペン)3を保持して表示面である情報表示部1における所望の座標を指示すると、上記した走査ビーム8があるタイミングで上記した入力ペン3の先端透明部(先端部)10を照射する。入力ペン3においては照射された光ビームの内部散乱光を上記受光素子11(含む受信回路12にて所定の信号に変換)にて検出して、制御部13に通知後、制御部13にて駆動回路14を介して発光素子15を駆動、光信号を送信する。
そして、上記光信号検出手段6にて上記光信号が検出された際に上記基準時間(本実施形態では受光素子4c、5cでの受光タイミングが基準時間)と上記光信号検出手段6での受信情報との時間差(カウント計数)から回転光学系の回転角を中央制御処理手段にて算出する。
このとき、実際の照射時間と上記光信号の受信時間にはわずかな時間差が生じるが、これは入力ペン3での受光から発光素子の駆動までの時間遅れが主因のため、予め既知の時間遅れである。そのため、上記中央制御手段にてこの時間を補正用パラメータとして記憶しておき、補正して照射時の各回転角を求める。照射位置の算出は三角測量原理により求める。
【0029】
ここで、図4に示すように、上述した検出方法にて算出した照射ビーム角α及びβと、対応する回転走査手段(光ビーム走査部)4,5における回転光学系4a,5aの回転角に応じた表示座標(表示面1での座標)上での光学中心位置(設計時に既知、ここではP1、P2)、座標指示部材3上の照射位置をS1、S1から線分P1P2に垂線を引いた際の交点をMとすると、幾何学的関係から次式が成り立つ。
【0030】
|S1 M|=L1・tanα=(L−L1)tanβ
ただし、|S1 M|は線分S1Mの大きさを表し、LはP1及びP2間の距離(L=|P1 P2|)、L1はP1及びM間の距離(L1=|P1 M|)を表すものとする。
【0031】
よって、上記関係からL1について解くことにより、次式が成り立つ。
L1=L・tanβ/(tanα+tanβ)
|S1 M|= L・tanαtanβ/(tanα+tanβ)
【0032】
上述の結果と、各回転走査手段(光ビーム走査部)4,5の回転角に応じた光学中心位置座標P1、P2から、中央制御処理手段7は、座標指示部材3上の照射座標位置S1を算出する。ただし、ここでは表示画面1の直交する2辺をX及びY軸とし(以後表示座標系という)、照射角はX軸とのなす角度とする。
【0033】
次に、指示点の算出方法について説明する。
上記した光信号検出部6は、図3に示すように、レンズ20と、そのレンズ20の焦点距離位置に位置検出素子21(PSDやCCDなどの入射スポット位置情報を出力する受光素子、本実施形態ではPSDを用いている)とを備えて構成され、上述した光送信手段の発光信号の集光スポットの受光面上の位置情報、たとえば、本実施形態のPSDの場合、受光面の各辺上に設けられた各電極からの光電流値の線形演算値(受光面重心位置がレンズ光軸上に一致する構成の場合、演算結果がそのままスポット位置情報をあらわす)を光信号の受信信号とともに検出、光学系の焦点距離及び受光面上に想定するローカルな座標系(例えば、光学系の光軸をy’軸、矩形受光面の各辺に平行にx’及びz’軸、光学中心を原点とすると)上でのスポット位置(x’p,z’p)と入射方位(方向ベクトル)V=(Vx,Vy,Vz)成分とは直線tV(tは任意の数)と平面y’=fとの交点の関係から次式の関係が成立する。
x’p/Vx=f/Vy=z’p/Vz
【0034】
このローカル座標系と表示座標系との対応関係に注意して、表示座標系での方向ベクトルVに変換する。この変換は、図5のように各座標系が平行になるような関係では、ベクトル成分が一致することによる。
ここで、図5に示すように、上記の位置S1は走査ビームの走査平面25上における位置座標である。そこで上記位置座標S1を中心に座標指示部材3の発光部の高さから走査ビームの表示座標からの高さを引いた値を有する球面26と上記入力ペンからの発光信号の方向ベクトルVに平行で光信号検出手段6の光学中心位置L1(表示座標系での座標値、設計時に既知)を通る直線L1+kV(kは任意の数)との交点から発光部位置S3を求める。
【0035】
しかし、実際には、距離|S1 S3|は姿勢変化により変動する。そこで走査平面と表示面との距離に比べ入力ペンの発光部の距離が大きくなるように実装した場合には、入力ペンを垂直に立てた際の走査ビーム照射位置と発光部間の距離|S2 S3|[既知]と上記距離|S1 S3|とを等しいとしても誤差は小さく、実質上問題はなく、半径として|S2 S3|を本実施形態では用いる。一般に直線と半径|S2 S3|を有する球面26との交点は2点であるが、操作者が保持する形態(通常人は自分の側に傾斜させてペンを保持する)と本実施形態のような検出手段6と発光部(入力ペン3上の)との位置関係から検出手段からより離れた交点を発光部位置S3としてよく、実質上一義に求めることができる。
【0036】
以上の原理から、発光部の位置座標S3と走査ビーム照射位置S1(=S2)の2つの交点の空間位置が検出可能で、この2点を結ぶ直線S1S3と表示座標面1との交点が求める指示点Sであり、これを算出することにより、座標指示部材3の指示点Sを入力ペンの姿勢に影響されることなく精度良く検出することができる。
【0037】
次に、本発明の第2の実施形態としての光学式座標入力システムについて、図6を用いて説明する。この第2の実施形態は、上述した第1の実施形態における図2に示す座標指示部材3に替えて、図6に示すものを用いたものである。
【0038】
本実施形態による座標指示部材3では、図6に示すように、表示用に発光手段(発光素子15)と波長が異なる可視光LEDの発光や小型の液晶表示素子によるバー表示等の表示部30により、受光素子11での検出光(検出された光ビーム)の受光レベルを可視化して表示する。表示制御部31は、その表示部30での表示の制御を行う。
【0039】
本実施形態によれば、例えば、ある規定受光強度に達した際に表示用LEDを点灯する、もしくはLCDのバーの長さ表示により受光強度を表現することにより、走査ビームが正常に座標指示部材3に照射されていることが確認可能で、誤動作の防止や故障等の早期発見などが可能になる。
【0040】
次に、本発明の第3の実施形態としての光学式座標入力システムについて、図7から図11を用いて説明する。この第3の実施形態では、上述した第1の実施形態における図2に示す座標指示部材3に替えて図7又は図11に示すものを用い、光信号検出手段6と中央制御処理手段7との周辺は図10に示すようになっている。
【0041】
本実施形態による座標指示部材3は、図7に示すように、記憶手段(識別情報記憶手段)36と、その記憶手段36に予め記憶させている識別情報のうち所定の一つを切り返しスイッチとして操作者に選択させる選択スイッチ35とを有している。
【0042】
座標指示部材3からの伝送方法としては、例えばASK方式により伝送を行い、図8に示すように、この選択情報により発光素子(本実施形態では、例えば赤外LEDなど)の光出力を制御する制御手段13で搬送信号に上記変調信号を重畳して発光素子からの拡散光を直接変調する。送信する信号のフレーム構成としては、図9に示すように、例えば受信側で同期を取るためのプリアンブル45につづき、選択された識別信号に基づく識別情報46を送信する。
【0043】
さらに本実施形態では、たとえば本指示部材を用いてマウスのエミュレートを行って、表示画面上の画像情報を制御することを考えると、画面上のGUI操作等に必須なクリック動作等を指示する必要がある。
そこで、図11に示すようにマウス上のクリックボタンに相当する手段55(例えばボタン等)を上記指示部材上に設け、そのボタンが押されたことを検出回路56にて検知して、対応する情報信号を上記識別情報のあとにデータ47として付加している。そして、最後にリターンコード48を付加して通信を行う。
【0044】
受信側(装置本体2)では、図10に示すように、たとえば受光素子21からの信号を用い、検波手段50によりベースバンド信号を抽出後、同期手段51により同期を取り、この同期信号を元に判定器52によりデジタル信号に復調する。そして中央制御手段7により、指示部材の識別信号と対応する操作指示信号を識別して、次段の情報機器に所定の信号して伝送する。
また、上記同期信号を元にサンプリングして上記光信号も検出して、光信号検出手段6の位置情報をもとに上記発光素子部の方向ベクトルVを算出する。
【0045】
このように、本実施形態によれば、識別信号を送受信することにより、他に赤外線装置が存在しているような環境でも、一義的に決まる識別信号により誤動作することなく光信号を検出することが可能で、誤動作を防止することが可能である。このため、複数の座標指示部材を用いてもそれらの座標指示部材をの識別することができる。
【0046】
次に、上述した第1から第3の実施形態で電源制御を行う場合の制御例について、図12のフローチャートを用いて説明する。
【0047】
図1及び図10に示す構成の装置本体2では、図12に示すように、中央制御処理装置7は、光信号検出手段6により光信号の入力を監視し、一定時間光入力がない時に(ステップS11;NO)、稼動時(ステップS12;NO)であれば光ビーム走査部4,5の発光素子4b、5bおよび回転光学系4a、5aの駆動を停止させ(ステップS13)、すでに停止時には(ステップS12;Yes)その状態を保持するようにする(ステップS14)。
【0048】
そして中央制御処理手段7は、光信号検出手段6からの上記した光信号の入力を定期的にチェックして、上述した停止後に再び座標入力を行う際には、操作者が座標指示部材3上に設けたボタン(クリック操作に使用している図11のボタン55)を押すことなどにより、光信号を送信させ、光信号検出手段6により規定値以上の光信号の入力を検出を確認して、再び発光素子4b、5bと回転光学系4a、5aを駆動させ(ステップS16)、位置検出及び光信号検出状態に本システムを復帰する(ステップS17)。これにより不用な電力の消費を手抑えることが可能である。
さらに、回転光学系4a、5aは完全に停止させるのではなく、省エネモードの際に低速で回転させておくことにより、復帰時間を短縮させることも可能である。
【0049】
また、上記した光信号検出手段6による光信号の入力の監視で、所定の受光レベル以上のみの情報を用いる(ステップS11)ことにより、誤動作や誤検出等を防止することも可能である。
【0050】
次に、本発明の第4の実施形態としての光学式座標入力システムについて、図13を用いて説明する。この第4の実施形態は、上述した第1の実施形態における図2に示す座標指示部材3に替えて、図13に示すものを用いたものである。
【0051】
本実施形態では、図13に示すように、座標指示部材3の先端部(座標を指示する位置)にインクカートリッジ等の筆記部材63を搭載している。このことにより、本実施形態の座標指示部材3は、情報表示部1における座標を指示する位置に上記した筆記部材63で筆記することができる。このため、表示画面(情報表示部1)が筆記可能な部材でできている場合、例えば電子ボードに本発明の座標入力装置を設置した際に、筆記と同時に対応する筆記座標情報を取得可能で、後段に設けたPC等でドキュメントとして保管するなど、会議等で使用した電子ボードに書き込んだ内容をデジタル情報として利用可能になる。
【0052】
本実施形態では、上記システムを可能にするため、上記した座標指示部材3の先端部に円筒状の空洞を設けて、その中に上記筆記部材を挿入する構造としている。また、先端部受光素子も複数個(本実施形態は62a、62bの2つ)を、上記した筆記部材63の位置を中心に対称に搭載して、広範囲な走査ビームの入射角度に対応できるようにしている。
【0053】
なお、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することが可能である。
例えば、上記の光信号検出手段に座標指示部材3の光源波長以外に光の入射を防止するための光学フィルタを設けることのより、外乱光などの光ノイズを低減し、S/N比を向上させることが可能である。
【0054】
また、複数の座標指示部材3の判別として、複数の発振器による搬送波の周波数を切り替えて受信側(装置本体2)にて対応するバンドパスフィルタにより受信信号を検出することによる識別も可能である。
また、本発明は、二次元情報を計測する計測装置等にも適用してよい。この場合、本発明による上述した光学式座標入力を用いてこの計測装置が計測を行うこととなる。
【0055】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、座標指示部材による座標指示点の座標位置を、その座標指示部材の姿勢に影響されることなく精度良く検出(算出)することができる。このため、操作者の保持姿勢に左右されない安定した位置検出精度を有して光学式座標入力を行うことができる。
【0056】
また、座標指示部材が操作者の意図した指示を送信することができ、本システムを搭載した情報処理装置の操作性を向上させることが可能である。
また、光ビームの受光状態を表示することができるため、光ビームの安定した受光を確認でき、安定した検出機能を提供することができる。
【0057】
また、座標指示部材に識別情報が記憶されることにより、装置本体は、座標指示部材からの信号を一義的に検出することができる。このため、複数の座標指示部材を使用しても、それら座標指示部材の識別ができる。
【0058】
また、一定時間入力が無い時に走査光の発光を停止することができるため、不要な走査ビームによる誤動作の防止および不要な電力の消費を防ぐことができる。
【0059】
また、所定の受光レベル以上のみの情報を用いることにより、誤動作や誤検出等を防止することができる。
【0060】
また、筆記部材を配設することにより、筆記と同時に対応する筆記座標情報を取得可能で、電子ボード等への応用を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態としての光学式座標入力システムの構成例を示す図である。
【図2】第1の実施形態における座標指示部材3の構成と動作原理を説明するための図である。
【図3】第1の実施形態における光信号検出手段6の構成例を示す図である。
【図4】座標指示部材3上の照射位置S1と、回転光学系4a,5aの光学中心位置P1,P2と、照射ビーム角α及びβとの幾何学的関係を例示する図である。
【図5】本実施形態における座標指示部材3での指示点の算出方法を説明するための図である。
【図6】本発明の第2の実施形態における座標指示部材3の構成例と動作例とを示す図である。
【図7】本発明の第3の実施形態における座標指示部材3の構成例と動作例とを示す図である。
【図8】第3の実施形態で、制御手段13により搬送信号に変調信号を重畳して発光素子からの拡散光を直接変調した送信信号を例示する波形図である。
【図9】第3の実施形態で、送信する信号のフレーム構成を例示する図である。
【図10】第3の実施形態における光信号検出手段6と中央制御処理手段7との周辺における構成を例示するブロック図である。
【図11】本発明の第3の実施形態における座標指示部材3の他の構成例を示す図である。
【図12】第1から第3の実施形態で電源制御を行う場合の制御例を示すフローチャートである。
【図13】本発明の第4の実施形態における座標指示部材3の構成例を示す図である。
【図14】従来の座標入力システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
1 情報表示部(表示部材)
2 装置本体
3 座標指示部材
4、5 光ビーム走査部(走査手段)
4a、5a 回転光学系
4b、5b 発光素子(光源部)
4c、5c 受光素子
4d、5d コントローラ
6 光信号検出手段
7 中央制御処理手段(算出手段)
8 走査ビーム(走査による光ビーム)
10 先端部
11 受光素子(受光手段)
12 受信回路
13 制御部
14 駆動回路
15 発光素子(発光手段)
16 出射窓
20 レンズ
21 受光素子
22 変換回路部
30 表示部
31 表示制御部
35 選択スイッチ(情報選択手段)
36 記憶手段(識別情報記憶手段)
45 プリアンブル
46 送信側ID
47 データ
48 CR
55 ボタン
56 検出回路
62 先端部受光素子
63 筆記部材
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for acquiring input information on a paper surface, or for inputting stroke data and moving instructions of a cursor on a screen of a personal computer, an amusement input device, a portable terminal, or the like, and inputting stroke data. To an optical coordinate input system for inputting a coordinate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a coordinate input system for detecting a light beam to be scanned, transmitting a predetermined signal, and detecting a designated coordinate position based on the information on the scanning state and the transmission signal information, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-284895 (Patent) There is one disclosed in Reference 1). In this system, as shown in FIG. 14, an optical means for converting scanning light into diffused light is provided at the tip of the pointing member, and an element for receiving scattered light is provided therein to receive scanning light. .
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-284895 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-284895, the scanning beam scans a space separated by a predetermined distance from a display member, for example, a display surface such as a display, from the viewpoint of preventing malfunction of the apparatus. Is merely detecting the position away from the tip of the coordinate pointing member (the part that is actually pointing). For example, if the operator holds the input pen of the coordinate pointing member while tilting, the tilted posture actually An error occurs between the pen point and the detection position, which are the indicated coordinates of. For this reason, when a mouse operation of a PC or the like is performed by this apparatus, a problem occurs such that operability is significantly impaired due to a mismatch between a pointer on a screen display and a detection position.
Regarding this problem, conventionally, a mark is displayed at a plurality of known positions on a display surface by a calibration function, the mark is designated by the coordinate designating member, a parameter value for correction is obtained, and the correction is performed. The problem is solved by estimating the exact position of the designated point using the value.
[0005]
However, since the posture of the coordinate indicating member frequently changes with the movement of the operator, it is necessary to frequently perform calibration in practical use. Therefore, the above-described conventional position correction method using calibration has a problem that operation complexity remains.
[0006]
The present invention has been made in view of such a situation, and has the following objects.
A first object is to provide an optical coordinate input system having stable position detection accuracy that is not affected by the holding posture of an operator.
[0007]
A second object is to provide an optical coordinate input system capable of transmitting an instruction intended by an operator and improving operability of an information processing apparatus equipped with the present system.
[0008]
A third object is to provide an optical coordinate input system capable of confirming stable reception of a scanning beam and having a stable detection function.
[0009]
A fourth object is to provide an optical coordinate input system capable of identifying a plurality of coordinate indicating members.
[0010]
A fifth object is to provide an optical coordinate input system capable of preventing malfunction due to unnecessary scanning beams and preventing unnecessary power consumption.
[0011]
A sixth object is to provide an optical coordinate input system that can prevent a malfunction, a false detection, and the like.
[0012]
A seventh object is to provide an optical coordinate input system capable of acquiring corresponding writing coordinate information at the same time as writing, and easily applicable to an electronic board or the like.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention has the following features.
According to the first aspect of the present invention, there is provided an apparatus main body having a scanning unit for emitting a light beam scanned from at least two places in parallel with the surface of the display member, and detecting the light beam irradiated on a predetermined part. A coordinate input system comprising: a coordinate indicating member having means for transmitting a predetermined signal; and a coordinate input system for detecting an indicated coordinate position by the coordinate indicating member using information on a scanning state and signal information from the coordinate indicating member. Wherein the coordinate indicating member includes a light receiving unit for scanning a light beam, and a light emitting unit disposed at a position separated by a predetermined distance from the light receiving unit, and a light emitting unit is provided at a predetermined position on the display member. At least one optical signal detecting means for detecting an optical signal from the means and an incident angle of the optical signal is provided, and a coordinate indicating point of a coordinate indicating member is used by using information on a scanning state and information from the optical signal detecting means. Calculate the coordinate position of Characterized by comprising a calculating means.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, the scanning means has two rotating optical systems controlled by the control means so as not to simultaneously scan the measurement range on the display member, and the calculating means has two rotating optical systems. The light beam from each of the above is obtained from the reception time information of the optical signal detection means the information of the time when the coordinate pointing member was irradiated, the irradiation position is calculated from the irradiation angle information in the reception time, the light signal detection means, A light receiving element capable of detecting at least one incident beam position; calculating means for calculating azimuth information of the light emitting means on the front coordinate indicating member from the incident beam position information detected by the optical signal detecting means; Estimating the position of the designated portion of the coordinate pointing member using the irradiation position information of the coordinate pointing member, the azimuth information of the light emitting means, and the mounting coordinate information of the optical signal detecting means calculated from the information of the coordinate pointing member. To.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, the coordinate pointing member includes an information selecting unit that is operated by a predetermined operation unit, a unit that detects that the information selecting unit is selected, and superimposes a predetermined signal on the optical signal. Means for receiving the information signal superimposed on the signal detecting means and converting it into a predetermined signal.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, the coordinate indicating member includes a means for displaying a light receiving state of the light beam at a predetermined position.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, the coordinate pointing member includes an identification information storage unit storing at least one identification information, a unit for superimposing a modulation signal on the optical signal based on the identification information, and an optical signal detection unit. Means for reproducing an identification signal from the received modulated signal.
[0018]
The invention according to claim 6 is characterized in that the calculating means monitors the input of the optical signal by the optical signal detecting means and stops the emission of the scanning light when there is no input for a predetermined time.
[0019]
The invention according to claim 7 is characterized in that the above-mentioned optical signal detecting means uses information of only a predetermined light receiving level or higher.
[0020]
The invention according to claim 8 is characterized in that the coordinate indicating member is provided with a writing member such that the writing member can be written at a position indicating the coordinate.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an optical coordinate input system according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, FIG. 1 shows an outline of an apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 3, 4 and 5 show an operation principle and components thereof.
[0022]
As shown in FIG. 1, an optical coordinate input system according to a first embodiment of the present invention includes an information display unit 1 such as an LCD or a CRT display and an information display unit 1 supported by an operator. The apparatus includes a coordinate indicating member 3 for indicating coordinates, and an apparatus main body 2 having a scanning and detecting unit disposed at a position facing the coordinate indicating member 3.
[0023]
The device main body (optical coordinate input device main body) 2 includes a light beam scanning unit (scanning unit) that emits a light beam that is scanned in parallel with the surface of the information display unit 1 from two positions of the rotary optical systems 4a and 5a. ) 4, 5; an optical signal detecting means 6 for detecting a light emission signal from the coordinate indicating member 3 described above; and a central control processing means (calculating means) 7 for controlling various operations and each unit. The central control processing means 7 includes a storage means for storing a calculation result and the like.
[0024]
The light beam scanning units 4 and 5 include LD or LED light source units 4b and 5b having a collimating optical system, and rotating optical systems 4a and 5a each having a mirror attached to a rotating element such as a motor. It is provided with light receiving elements 4c and 5c for receiving the incident light beam, and controllers 4d and 5d for controlling rotation and light emission of the light source. The positions of both the light beam scanning units 4 and 5 are known. I have.
The rotating optical systems 4a and 5a are rotated at a constant angular velocity, and have light receiving elements 4c and 5c installed at predetermined positions for timing detection. The light receiving elements 4c of scanning light beams (scanning beams) are provided. The time information of the system is counted by the controllers 4d and 5d on the basis of the incidence on the light beams 5c and 5c.
[0025]
Further, as shown in FIG. 2, the tip portion 10 of the input pen, which is the coordinate pointing member 3 described above, is formed of a transparent member having irregularities on its surface, and the scanning beam (scanning beam 8) transmits the transparent beam. A light-receiving element (light-receiving means) 11 for detecting scattered light generated inside when the light is irradiated on the front end portion 10 is provided at a predetermined position inside. Then, based on the detection signal of the light receiving element 11, a light emitting element (light emitting means) 15 such as an LED mounted on the other end of the input pen (coordinate indicating member 3) is turned on, and a diffusion optical system installed in an exit window 16 is provided. The optical signal is transmitted through the optical disc.
[0026]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the optical signal detecting means 6 includes a lens 20, a light receiving element 21 disposed on a focal plane of the lens 20 and capable of detecting an incident spot position. It is provided with an incident azimuth detecting section composed of a semiconductor element such as a PSD or a CCD, and a conversion circuit section 22 for converting an output to position information, and detects an optical signal from the light emitting section 15 and the incident direction thereof. .
[0027]
Next, a position detection operation according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, the rotation of the rotation optical systems 4a and 5a is performed by using the light beam scanning units 4 and 5 to rotate the light beams by the light beam scanning units 4 and 5 in a parallel plane of a known height on the surface of the information display surface (information display unit) 1. Scanning irradiation is performed in a radial manner. However, at this time, the central control processing means 7 and the controllers 4d and 5d control and drive the light emission timings of the light emitting elements 4b and 5b and the rotation drive systems 4a and 5a so as not to simultaneously scan the measurement range.
[0028]
When an operator holds a coordinate indicating member (hereinafter, input pen) 3 and specifies desired coordinates on the information display unit 1 which is a display surface, the above-mentioned scanning beam 8 becomes transparent at a certain timing. The part (tip part) 10 is irradiated. In the input pen 3, the internal scattered light of the irradiated light beam is detected by the light receiving element 11 (converted into a predetermined signal by the receiving circuit 12 included), and notified to the control unit 13; The light emitting element 15 is driven via the drive circuit 14 to transmit an optical signal.
Then, when the optical signal is detected by the optical signal detecting means 6, the reference time (in this embodiment, the light receiving timing at the light receiving elements 4c and 5c is the reference time) and the reception by the optical signal detecting means 6 The central control processing means calculates the rotation angle of the rotating optical system from the time difference (count count) with the information.
At this time, a slight time difference occurs between the actual irradiation time and the reception time of the optical signal. This is mainly due to the time delay from the light reception by the input pen 3 to the driving of the light emitting element. It is. For this reason, this time is stored as a correction parameter by the central control means, and each rotation angle at the time of irradiation is obtained by correction. The irradiation position is calculated based on the principle of triangulation.
[0029]
Here, as shown in FIG. 4, the irradiation beam angles α and β calculated by the above-described detection method and the rotation angles of the rotation optical systems 4 a and 5 a in the corresponding rotation scanning means (light beam scanning units) 4 and 5. The optical center position (known at the time of design, P1, P2 here) on the display coordinates (coordinates on the display surface 1) corresponding to, the irradiation position on the coordinate indicating member 3 is S1, and a perpendicular from the S1 to the line segment P1P2 is drawn. Assuming that the intersection at the time of subtraction is M, the following equation is established from the geometric relationship.
[0030]
| S1 M | = L1 · tanα = (L−L1) tanβ
Where | S1M | represents the size of the line segment S1M, L is the distance between P1 and P2 (L = | P1P2 |), and L1 is the distance between P1 and M (L1 = | P1M |). Shall be represented.
[0031]
Therefore, by solving for L1 from the above relationship, the following equation holds.
L1 = L · tanβ / (tanα + tanβ)
| S1 M | = Ltan tan β / (tan α + tan β)
[0032]
From the above results and the optical center position coordinates P1 and P2 corresponding to the rotation angles of the rotary scanning units (light beam scanning units) 4 and 5, the central control processing unit 7 determines the irradiation coordinate position S1 on the coordinate indicating member 3. Is calculated. Here, two orthogonal sides of the display screen 1 are defined as X and Y axes (hereinafter referred to as a display coordinate system), and an irradiation angle is defined as an angle formed with the X axis.
[0033]
Next, a method of calculating the designated point will be described.
As shown in FIG. 3, the optical signal detector 6 includes a lens 20 and a position detecting element 21 (a light receiving element such as a PSD or a CCD that outputs incident spot position information at a focal distance position of the lens 20; In this embodiment, the position information on the light receiving surface of the light-converging spot of the light emission signal of the light transmitting unit, for example, in the case of the PSD of this embodiment, each side of the light receiving surface A linear operation value of the photocurrent value from each electrode provided above (in the case of a configuration in which the center of gravity of the light receiving surface coincides with the lens optical axis, the operation result directly represents the spot position information) together with the optical signal reception signal Detection, focal length of the optical system and local coordinate system assumed on the light receiving surface (for example, the optical axis of the optical system is the y 'axis, the x' and z 'axes are parallel to each side of the rectangular light receiving surface, and the optical center is (Assuming the origin) The position (x'p, z'p) and the incident azimuth (direction vector) V = (Vx, Vy, Vz) components are obtained from the relationship of the intersection of the straight line tV (t is an arbitrary number) and the plane y '= f. The following relationship holds.
x'p / Vx = f / Vy = z'p / Vz
[0034]
Note that the correspondence between the local coordinate system and the display coordinate system is converted into a direction vector V in the display coordinate system. This conversion is based on the fact that the vector components match in a relationship where the coordinate systems are parallel as shown in FIG.
Here, as shown in FIG. 5, the position S1 is a position coordinate of the scanning beam on the scanning plane 25. Accordingly, the spherical surface 26 having a value obtained by subtracting the height from the display coordinates of the scanning beam from the height of the light emitting portion of the coordinate indicating member 3 around the position coordinate S1 is parallel to the direction vector V of the light emission signal from the input pen. Then, the light emitting unit position S3 is obtained from the intersection with a straight line L1 + kV (k is an arbitrary number) passing through the optical center position L1 (coordinate value in the display coordinate system, known at the time of design) of the optical signal detecting means 6.
[0035]
However, in practice, the distance | S1 S3 | fluctuates due to a change in posture. Therefore, when the input pen is mounted so that the distance of the light emitting portion of the input pen is larger than the distance between the scanning plane and the display surface, the distance | S2 between the scanning beam irradiation position and the light emitting portion when the input pen is set upright Even if S3 | [known] is equal to the distance | S1 S3 |, the error is small, and there is substantially no problem. | S2S3 | is used as the radius in this embodiment. In general, there are two intersections between the straight line and the spherical surface 26 having the radius | S2S3 |. However, as in the present embodiment, the operator holds the pen (usually, the pen is tilted to his side). Based on the positional relationship between the detecting unit 6 and the light emitting unit (on the input pen 3), an intersection farther from the detecting unit may be set as the light emitting unit position S3, which can be obtained substantially uniquely.
[0036]
From the above principle, the spatial position of the two intersections of the position coordinates S3 of the light emitting unit and the scanning beam irradiation position S1 (= S2) can be detected, and the intersection between the straight line S1S3 connecting these two points and the display coordinate plane 1 is obtained. The pointing point S is calculated. By calculating the pointing point S, the pointing point S of the coordinate pointing member 3 can be accurately detected without being affected by the attitude of the input pen.
[0037]
Next, an optical coordinate input system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the one shown in FIG. 6 is used instead of the coordinate pointing member 3 shown in FIG. 2 in the first embodiment.
[0038]
In the coordinate indicating member 3 according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, a display unit 30 such as a light-emitting unit (light-emitting element 15) that emits a visible light LED having a different wavelength from the light-emitting unit and a bar display using a small liquid crystal display element is used. Thereby, the light receiving level of the detection light (detected light beam) at the light receiving element 11 is visualized and displayed. The display control unit 31 controls display on the display unit 30.
[0039]
According to the present embodiment, for example, by turning on the display LED when a specified light receiving intensity is reached, or expressing the light receiving intensity by displaying the length of the bar on the LCD, the scanning beam can be normally set in the coordinate pointing member. It is possible to confirm that the light is irradiated on the light emitting device 3, and it is possible to prevent malfunction and early detection of a failure or the like.
[0040]
Next, an optical coordinate input system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, the one shown in FIG. 7 or FIG. 11 is used instead of the coordinate indicating member 3 shown in FIG. 2 in the first embodiment described above, and the optical signal detecting means 6 and the central control processing means 7 are used. Are as shown in FIG.
[0041]
As shown in FIG. 7, the coordinate indicating member 3 according to the present embodiment includes a storage unit (identification information storage unit) 36 and a predetermined one of identification information stored in advance in the storage unit 36 as a return switch. And a selection switch 35 for the operator to select.
[0042]
As a transmission method from the coordinate indicating member 3, for example, transmission is performed by the ASK method, and as shown in FIG. 8, the light output of the light emitting element (for example, an infrared LED in this embodiment) is controlled by this selection information. The controller 13 superimposes the modulation signal on the carrier signal and directly modulates the diffused light from the light emitting element. As a frame configuration of a signal to be transmitted, as shown in FIG. 9, for example, following a preamble 45 for synchronization on the receiving side, identification information 46 based on the selected identification signal is transmitted.
[0043]
Further, in the present embodiment, in consideration of controlling the image information on the display screen by emulating a mouse using the present instruction member, for example, it instructs a click operation and the like essential for GUI operation on the screen. There is a need.
Therefore, as shown in FIG. 11, means 55 (for example, a button) corresponding to a click button on a mouse is provided on the pointing member, and the detection circuit 56 detects that the button is pressed, and responds. An information signal is added as data 47 after the identification information. Finally, a return code 48 is added to perform communication.
[0044]
On the receiving side (apparatus main body 2), as shown in FIG. 10, for example, a signal from the light receiving element 21 is used, a baseband signal is extracted by a detection unit 50, and synchronization is obtained by a synchronization unit 51. The demodulator 52 demodulates the signal into a digital signal. Then, the central control means 7 identifies an operation instruction signal corresponding to the identification signal of the instruction member, and transmits a predetermined signal to the next information equipment.
Further, the optical signal is detected by sampling based on the synchronization signal, and the direction vector V of the light emitting element unit is calculated based on the position information of the optical signal detecting means 6.
[0045]
As described above, according to the present embodiment, by transmitting and receiving the identification signal, it is possible to detect the optical signal without malfunction due to the uniquely determined identification signal even in an environment where other infrared devices are present. It is possible to prevent malfunction. Therefore, even if a plurality of coordinate indicating members are used, the coordinate indicating members can be identified.
[0046]
Next, a control example in the case where power control is performed in the above-described first to third embodiments will be described with reference to the flowchart in FIG.
[0047]
In the apparatus main body 2 having the configuration shown in FIGS. 1 and 10, as shown in FIG. 12, the central control processing device 7 monitors the input of the optical signal by the optical signal detecting means 6, and when there is no optical input for a predetermined time ( If it is in operation (step S12; NO), the driving of the light emitting elements 4b, 5b and the rotary optical systems 4a, 5a of the light beam scanning units 4, 5 is stopped (step S13). (Step S12; Yes) The state is maintained (step S14).
[0048]
Then, the central control processing means 7 periodically checks the input of the optical signal from the optical signal detecting means 6, and when the operator inputs coordinates again after the above-described stop, the operator operates the coordinate indicating member 3 An optical signal is transmitted, for example, by pressing a button (button 55 in FIG. 11 used for a click operation) provided in the device, and it is confirmed that the optical signal detecting means 6 detects an input of an optical signal of a specified value or more. Then, the light emitting elements 4b and 5b and the rotary optical systems 4a and 5a are driven again (step S16), and the system returns to the position detection and optical signal detection states (step S17). Thus, unnecessary power consumption can be suppressed.
Furthermore, the rotation optical systems 4a and 5a are not completely stopped, but are rotated at a low speed in the energy saving mode, so that the return time can be shortened.
[0049]
Further, by monitoring information of the input of the optical signal by the optical signal detecting means 6 described above, it is possible to prevent erroneous operation, erroneous detection and the like by using information of only a predetermined light receiving level or more (step S11).
[0050]
Next, an optical coordinate input system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the one shown in FIG. 13 is used in place of the coordinate pointing member 3 shown in FIG. 2 in the first embodiment.
[0051]
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, a writing member 63 such as an ink cartridge is mounted at the tip (position for indicating coordinates) of the coordinate indicating member 3. Thus, the coordinate indicating member 3 of the present embodiment can be written with the above-described writing member 63 at the position indicating the coordinate on the information display unit 1. For this reason, when the display screen (information display unit 1) is made of a writable member, for example, when the coordinate input device of the present invention is installed on an electronic board, it is possible to acquire the corresponding writing coordinate information simultaneously with writing. For example, contents written on an electronic board used in a meeting or the like can be used as digital information, for example, stored as a document on a PC or the like provided at a later stage.
[0052]
In the present embodiment, in order to enable the system, a cylindrical cavity is provided at the tip of the coordinate pointing member 3 and the writing member is inserted therein. In addition, a plurality of tip end light receiving elements (two in this embodiment, 62a and 62b) are mounted symmetrically around the position of the above-described writing member 63 so that it can cope with a wide range of incident angles of the scanning beam. I have to.
[0053]
Each of the above-described embodiments is a preferred embodiment of the present invention, and can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
For example, by providing the optical signal detecting means with an optical filter for preventing the incidence of light other than the light source wavelength of the coordinate indicating member 3, optical noise such as disturbance light is reduced and the S / N ratio is improved. It is possible to do.
[0054]
Further, as the discrimination of the plurality of coordinate indicating members 3, it is also possible to discriminate by switching the frequency of the carrier wave by the plurality of oscillators and detecting the received signal by the corresponding band-pass filter on the receiving side (apparatus main body 2).
Further, the present invention may be applied to a measuring device or the like for measuring two-dimensional information. In this case, the measurement device performs measurement using the above-described optical coordinate input according to the present invention.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the coordinate position of the coordinate pointing point by the coordinate pointing member can be detected (calculated) with high accuracy without being affected by the attitude of the coordinate pointing member. For this reason, optical coordinate input can be performed with stable position detection accuracy independent of the holding posture of the operator.
[0056]
Further, the coordinate indicating member can transmit an instruction intended by the operator, and the operability of the information processing apparatus equipped with the present system can be improved.
Further, since the light receiving state of the light beam can be displayed, stable light reception of the light beam can be confirmed, and a stable detection function can be provided.
[0057]
Further, since the identification information is stored in the coordinate pointing member, the apparatus main body can uniquely detect a signal from the coordinate pointing member. Therefore, even if a plurality of coordinate indicating members are used, the coordinate indicating members can be identified.
[0058]
In addition, since emission of the scanning light can be stopped when there is no input for a certain period of time, malfunction due to unnecessary scanning beams and unnecessary power consumption can be prevented.
[0059]
In addition, by using only information that is equal to or higher than the predetermined light receiving level, it is possible to prevent a malfunction or a false detection.
[0060]
Further, by disposing the writing member, it is possible to acquire the corresponding writing coordinate information at the same time as the writing, thereby facilitating application to an electronic board or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an optical coordinate input system as a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration and an operation principle of a coordinate pointing member 3 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an optical signal detection unit 6 according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram exemplifying a geometric relationship among an irradiation position S1 on a coordinate indicating member 3, optical center positions P1 and P2 of rotating optical systems 4a and 5a, and irradiation beam angles α and β.
FIG. 5 is a diagram for explaining a method of calculating a designated point on the coordinate pointing member 3 in the embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example and an operation example of a coordinate pointing member 3 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example and an operation example of a coordinate pointing member 3 according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a waveform diagram exemplifying a transmission signal obtained by superimposing a modulation signal on a carrier signal by a control unit 13 and directly modulating diffused light from a light emitting element in the third embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a frame configuration of a signal to be transmitted in the third embodiment.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration around an optical signal detection unit 6 and a central control processing unit 7 according to a third embodiment;
FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of the coordinate pointing member 3 according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart illustrating a control example when power control is performed in the first to third embodiments.
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a coordinate pointing member 3 according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional coordinate input system.
[Explanation of symbols]
1 information display part (display member)
2 Main unit
3 Coordinate indicating member
4, 5 light beam scanning unit (scanning means)
4a, 5a rotating optical system
4b, 5b Light emitting element (light source unit)
4c, 5c light receiving element
4d, 5d controller
6 Optical signal detection means
7. Central control processing means (calculation means)
8 Scanning beam (light beam by scanning)
10 Tip
11 Light receiving element (light receiving means)
12 Receiver circuit
13 Control unit
14 Drive circuit
15 Light emitting element (light emitting means)
16 Emission window
20 lenses
21 Light receiving element
22 Conversion circuit
30 Display
31 Display control unit
35 Selection switch (information selection means)
36 storage means (identification information storage means)
45 preambles
46 Sender ID
47 data
48 CR
55 buttons
56 detection circuit
62 Tip light receiving element
63 writing material

Claims (8)

表示部材の表面に平行に少なくとも2箇所から走査される光ビームを出射する走査手段を備えた装置本体と、所定の一部に照射された光ビームを検出して所定の信号を送信する手段を備えた座標指示部材とを有してなり、前記走査の状態の情報と前記座標指示部材からの信号情報とを用いて前記座標指示部材による指示座標位置を検出する座標入力システムであって、
前記座標指示部材は、前記走査による光ビームの受光手段と、該受光手段から所定の距離だけ離れた位置に配設された発光手段とを備え、
前記表示部材の所定の位置には、前記発光手段からの光信号及び該光信号の入射角を検出する光信号検出手段が少なくとも1つ付設され、
前記走査の状態の情報と前記光信号検出手段からの情報とを用いて前記座標指示部材の座標指示点の座標位置を算出する算出手段を具備したことを特徴とする光学式座標入力システム。
An apparatus main body including a scanning unit that emits a light beam scanned from at least two places in parallel with the surface of the display member; and a unit that detects a light beam applied to a predetermined portion and transmits a predetermined signal. A coordinate input system comprising a coordinate indicating member provided, and detecting a designated coordinate position by the coordinate indicating member using information of the scanning state and signal information from the coordinate indicating member,
The coordinate indicating member includes a light receiving unit for receiving the light beam by the scanning, and a light emitting unit disposed at a position separated by a predetermined distance from the light receiving unit,
At a predetermined position of the display member, at least one optical signal from the light emitting unit and an optical signal detecting unit that detects an incident angle of the optical signal are provided,
An optical coordinate input system comprising: a calculating unit that calculates a coordinate position of a coordinate pointing point of the coordinate pointing member using information on the scanning state and information from the optical signal detecting unit.
前記走査手段は、前記表示部材上の計測範囲内に同時に走査しないよう制御手段により制御された2つの回転光学系を有し、
前記算出手段は、前記2つの回転光学系のそれぞれからの光ビームが前記座標指示部材に照射された時間の情報を前記光信号検出手段の受信時間情報から取得してその受信時間における照射角度情報から照射位置を算出し、
前記光信号検出手段は、少なくとも1つの入射ビーム位置が検出可能な受光素子を有し、
前記算出手段は、前記光信号検出手段により検出された入射ビーム位置情報から前座標指示部材上の発光手段の方位情報を算出し、前記光ビームの情報から算出した前記座標指示部材の照射位置情報と、前記発光手段の方位情報と、前記光信号検出手段の搭載座標情報とを用いて前記座標指示部材の指示部位の位置を推定することを特徴とする請求項1記載の光学式座標入力システム。
The scanning unit has two rotating optical systems controlled by a control unit so as not to simultaneously scan within a measurement range on the display member,
The calculating means obtains information on the time at which the light beams from each of the two rotating optical systems are irradiated on the coordinate pointing member from the receiving time information of the optical signal detecting means, and obtains the irradiation angle information at the receiving time. Calculate the irradiation position from
The optical signal detection means has a light receiving element capable of detecting at least one incident beam position,
The calculating means calculates azimuth information of the light emitting means on the front coordinate indicating member from the incident beam position information detected by the optical signal detecting means, and irradiating position information of the coordinate indicating member calculated from the information of the light beam. The optical coordinate input system according to claim 1, wherein the position of the pointing portion of the coordinate pointing member is estimated using the azimuth information of the light emitting unit and the mounting coordinate information of the light signal detecting unit. .
前記座標指示部材は、所定の操作手段による情報選択手段と、前記情報選択手段が選択されたことを検知して前記光信号に所定の信号を重畳する手段と、前記光信号検出手段に前記重畳された情報信号を受信して所定の信号に変換する手段とを具備したことを特徴とする請求項1又は2記載の光学式座標入力システム。The coordinate indicating member includes an information selecting unit that is operated by a predetermined operation unit, a unit that detects that the information selecting unit is selected, and superimposes a predetermined signal on the optical signal, and the superimposition on the optical signal detecting unit. 3. An optical coordinate input system according to claim 1, further comprising means for receiving the converted information signal and converting it into a predetermined signal. 前記座標指示部材は、所定の位置に前記光ビームの受光状態を表示する手段を具備したことを特徴とする請求項1又は2記載の光学式座標入力システム。3. The optical coordinate input system according to claim 1, wherein said coordinate indicating member includes means for displaying a light receiving state of said light beam at a predetermined position. 前記座標指示部材は、少なくとも1つの識別情報を記憶した識別情報記憶手段と、前記光信号へ前記識別情報を元に変調信号を重畳する手段と、前記光信号検出手段にて受信した前記変調信号から前記識別信号を再生する手段と具備したことを特徴とする請求項1又は2記載の光学式座標入力システム。The coordinate indicating member includes identification information storage means storing at least one identification information, means for superimposing a modulation signal on the optical signal based on the identification information, and the modulation signal received by the optical signal detection means. 3. The optical coordinate input system according to claim 1, further comprising: means for reproducing the identification signal from a computer. 前記算出手段は、前記光信号検出手段により光信号の入力を監視すると共に、一定時間入力が無い時に走査光の発光を停止することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の光学式座標入力システム。The said calculation means monitors the input of an optical signal by the said optical signal detection means, and stops light emission of scanning light when there is no input for a fixed time, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Optical coordinate input system. 前記光信号検出手段は、所定の受光レベル以上のみの情報を用いることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の光学式座標入力システム。The optical coordinate input system according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical signal detection means uses information of only a predetermined light receiving level or higher. 前記座標指示部材は、座標を指示する位置に筆記可能であるように筆記部材を配設されたことを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の光学式座標入力システム。The optical coordinate input system according to any one of claims 1 to 7, wherein the coordinate indicating member is provided with a writing member so as to be writable at a position where the coordinate is indicated.
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